《不对称氧化反应》PPT课件

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1、不对称氧化反应AsymmetricOxidation1、Sharpless环氧化反应（AE反应）；2、非官能团化烯烃的不对称氧化；3、不对称双羟基化反应（AD反应）；4、不对称羟氨化反应（AA反应）。主要讲解内容择要一、Sharpless环氧化反应1、基本概念；2、Sharpless环氧化反应的特点：3、Sharpless环氧化反应的机理：4、2,3—环氧醇的开环反应；5、Payne重排后开环。（1）基本概念：烯丙醇及其衍生物在钛酸酯参与下的不对称环氧化反应称为Sharpless环氧化反应，简称为AE反应(a

2、symmetricepoxidation)。1980年，由SharplessK.B.等研究发现。（2）基本化学反应：应用过氧叔丁醇（t-BuOOH，TBHP）为氧供体，四乙氧基钛[Ti(OPri)4]和酒石酸二烷基酯（DET，常用的是酒石酸二乙酯）为催化剂，使各种烯丙伯醇衍生物发生不对称过氧化。化学产率为70-90%，光学产率大于90%。（3）基本化学试剂：氧化剂：过氧叔丁醇（t-BuOOH，TBHP）；催化剂：四乙氧基钛[Ti(OPri)4]，酒石酸二烷基酯（DET）；反应底物：烯丙醇及其衍生物。（4）基本

3、反应过程：（1）合成手性环氧醇化合物；（2）得到的环氧醇可以进行随后的区域和立体控制的亲核开环反应，再经过进一步官能团的变换，而获得多种多样对映体纯的目标化合物。在不对称合成中的意义：Sharpless环氧化反应是一种通用的标准实验室环氧化方法，其对映选择性和催化性的本质是：通过选择具有合适手性的酒石酸酯以及选用烯丙醇的Z-或E-几何异构体，可以构建起所需要的环氧化产物的绝对构型。AE反应有利于产生1,2-反式产物。DIPT：酒石酸二异丙基酯当使用外消旋的烯丙基仲醇（1）时，对映体之一反应较快。因此，就导致一

4、个有速率差异的过程，它可以用来在一对对映体同时存在的情况下，选择性的氧化其中的一个反应活性较强的对映体。所以，可以利用Sharpless环氧化反应体系对外消旋的烯丙基仲醇进行动力学拆分。2、Sharpless环氧化反应的特点：（1）简易性：所有的反应组份都是廉价的，并且是商品化的；（2）可靠性：虽然大的R取代基是不利的，但对于大多数烯丙醇，反应都能成功；（3）高光学纯度：一般>90%d.e.，通常>95%d.e.；（4）对底物中的手性中心相对不敏感：在已带有手性中心的烯丙醇底物中，手性钛—酒石酸酯催化剂具有足

5、够强的非对映面优先性，能够克服手性烯烃底物所固有的非对映面优先性的影响。举例说明:对于AE反应，E-取代的烯丙醇的反应较相应的Z-取代底物要快得多。手性E-烯丙醇A在(+)-DET存在下进行环氧化，在15h内能以大于20:1的比例得到主要产物B；当用(-)-DET反应时，也能以大于20:1的非对映选择性得到C。然而，在Z-烯丙醇D的情况下，对于匹配对，要用2周时间以E:F=30:1的比例得到产物；而对于错配对，则以E:F=3:2的低得多的比例得到环氧化物。（5）产物的绝对构型可以预见：对潜手性烯丙醇衍生物而言

6、，迄今对于图所示的规律尚未见有例外。（6）2,3-环氧醇作为中间体的多用性：新的选择性转化扩大了该反应的实用性和意义。3、Sharpless环氧化反应的机理：在Sharpless环氧化反应体系中，存在着多种Ti-酒石酸酯配合物，其中，以双核配合物（见右图）占主导地位。反应经过Ti（IV）混合型配合物A（带有烯丙氧基和TBHP阴离子为配体）进行，烷基过氧化物二齿配位于Ti(IV)中心而受到亲电活化，氧转移至烯键上产生了配合物B。在B中，Ti(IV)由环氧烷氧基和叔丁氧基配位；然后烷氧基被烯丙醇和TBHP取代而再

7、生A，完成催化循环。可以看到，对映选择性是由在Ti(IV)上的手性配体，通过决定配位的烯丙醇的构象来控制的。4、2,3-环氧醇的开环反应：Sharpless环氧化反应的最大应用价值在于：生成的环氧醇可以与多种亲核试剂发生区域选择性和立体选择性开环反应；而立体化学选择性常常取决于底物中的官能团或底物与试剂之间的配位作用。环氧醇开环可能的方式：2，3-环氧-1-醇(1)的开环可以发生在C2或C3位置上。此时，发生亲核开环位置上的碳产生构型翻转，分别得到1，3-二醇和1，2-二醇。在碱性条件下，也可以通过Payne

8、重排，首先由结构1转变为末端环氧化合物2；此时，C2位构型翻转并且亲核进攻发生在Cl上。（1）Ti(OPri)2(N3)2参与的亲核开环：在150mol%的Ti(OPri)4存在下，亲核试剂（如仲醇、叠氮化物、硫醇和游离醇）主要进攻2,3-环氧-1-醇（1）的C3位，C3发生构型翻转。具体开环方式见下图：Ti(OPrii)4的存在不仅增大了反应的速度，而且提高了多种亲核试剂对C3的位进攻的选择性。T